CN108393901A - 一种五自由度多功能机械加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动化生产领域，具体涉及一种五自由度多功能机械加工设备。本发明的技术方案如下：一种五自由度多功能机械加工设备，包括五自由度机械手、水平移动导轨、工具中心和加工平台，五自由度机械手安装在水平移动导轨上，水平移动导轨上的动力装置驱使五自由度机械手进行移动；加工平台和工具中心设置在五自由度机械手能够到达的空间内。本发明提供的五自由度多功能机械加工设备，具有更多的加工功能，更加适合异形工件的加工，可以避免因工件的多次装夹而产生的误差；相对目前的加工设备可以大大提高加工中心的自动化程度，进而提高加工中心的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于自动化生产领域，具体涉及一种五自由度多功能机械加工设备。
背景技术
自动化生产线是最早出现的机器人之一，也是最早应用于生产的机器人之一。它可以代替人类完成许多危险或者繁琐的任务，如包装生产线等。可以大大提高生产的自动化程度，从而提高生产的效率，降低劳动成本，提高人类的安全系数。机械手代替人手加工已经日益成为人们所关注的内容，自动装配机械手，数控磨削机械手，数控多轴加工中心等自动化设备因高精度和高效率的原因备受关注，然而在生产的过程中部分过程还仍需要人工的干预，都未达到全自动生产的效果。
发明内容
本发明提供一种五自由度多功能机械加工设备，具有更多的加工功能，更加适合异形工件的加工，可以避免因工件的多次装夹而产生的误差；相对目前的加工设备可以大大提高加工中心的自动化程度，进而提高加工中心的生产效率。
本发明的技术方案如下：
一种五自由度多功能机械加工设备，包括五自由度机械手、水平移动导轨、工具中心和加工平台，五自由度机械手安装在水平移动导轨上，水平移动导轨上的动力装置驱使五自由度机械手进行移动；加工平台和工具中心设置在五自由度机械手能够到达的空间内。
所述的五自由度多功能机械加工设备，其中五自由度机械手包括底座、水平云台、大臂、中臂、垂直臂、小臂、手腕、工具抓手、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、减速器一、减速器二、减速器三、减速器四、减速器五、液压缸、万向节连轴器一和万向节连轴器二；所述底座设置内齿轮一，伺服电机一固定安装在水平云台上，减速器一包括一个小齿轮一和三个大齿轮一，小齿轮一固定安装在伺服电机一的输出轴上，三个大齿轮一设置在所述底座内，小齿轮一与三个大齿轮一啮合，三个大齿轮一与内齿轮一啮合；所述大臂固定安装在水平云台上；所述大臂设置内齿轮二，伺服电机二固定安装在所述中臂上，减速器二包括一个小齿轮二和三个大齿轮二，小齿轮二固定安装在伺服电机二的输出轴上，三个大齿轮二设置在所述中臂上，小齿轮二与三个大齿轮二啮合，三个大齿轮二与内齿轮二啮合；所述大臂与所述中臂之间设有所述液压缸；所述中臂设置内齿轮三，伺服电机三固定安装在所述垂直臂上，减速器三包括一个小齿轮三和多个斜齿圆柱轮，小齿轮三固定安装在伺服电机三的输出轴上，多个斜齿圆柱轮设置在所述垂直臂上，小齿轮三与多个斜齿圆柱轮啮合，多个斜齿圆柱轮与内齿轮三啮合；伺服电机四和伺服电机五固定安装在所述垂直臂上，所述小臂通过万向节连轴器一与所述垂直臂连接，所述手腕通过万向节连轴器二与所述小臂连接，所述工具抓手安装在所述手腕上，减速器四包括斜齿圆柱齿轮一和伞齿轮一，减速器五包括斜齿圆柱齿轮二和伞齿轮二；伞齿轮一固定安装在伺服电机四的输出轴上，斜齿圆柱齿轮一安装在所述小臂上，伞齿轮一与斜齿圆柱齿轮一啮合；伞齿轮二固定安装在伺服电机五的输出轴上，斜齿圆柱齿轮二安装在所述手腕上，伞齿轮二与斜齿圆柱齿轮二啮合。
所述的五自由度多功能机械加工设备，其优选方案为，所述工具中心为圆盘式刀库，存放着不同型号的钻头、铣刀、机械手、板牙以及焊接钳。
所述的五自由度多功能机械加工设备，其优选方案为，水平移动导轨上的动力装置、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四和伺服电机五通过可拉伸的弹簧导线与数控系统连接。
本发明的有益效果为：
1、工件只需要进行一次装夹，加工后的工件尺寸具有良好的尺寸统一性。
2、机械手具有多个自由度，运动范围广可以到达空间内的任意位置，因此可以胜任许多异形件的加工任务。
3、工具中心具有诸多加工工具，机械手通过加加工工具的换取可已进行钻孔、镗孔、铣削、攻牙、焊接、磨削的加工以及自动上下料。
4、水平移动导轨配有驱动装置，使五自由度机械手可以沿水平方向做直线运动，从而使机械手获得更为广泛的工作范围，可以胜任较大工件的加工任务。
附图说明
图1为五自由度多功能机械加工设备立体图；
图2为五自由度多功能机械加工设备后视图；
图3为五自由度多功能机械加工设备俯视图；
图4为五自由度机械手结构图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种五自由度多功能机械加工设备，包括五自由度机械手1、水平移动导轨2、工具中心3和加工平台4，五自由度机械手1安装在水平移动导轨2上，水平移动导轨2上的动力装置驱使五自由度机械手1进行移动；加工平台4和工具中心3设置在五自由度机械手1能够到达的空间内。
其中五自由度机械手1包括底座5、水平云台6、大臂8、中臂9、垂直臂10、小臂15、手腕14、工具抓手13、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四11、伺服电机五12、减速器一、减速器二、减速器三、减速器四、减速器五、液压缸7、万向节连轴器一和万向节连轴器二；所述底座5设置内齿轮一，伺服电机一固定安装在水平云台6上，减速器一包括一个小齿轮一和三个大齿轮一，小齿轮一固定安装在伺服电机一的输出轴上，三个大齿轮一设置在所述底座5内，小齿轮一与三个大齿轮一啮合，三个大齿轮一与内齿轮一啮合；所述大臂8固定安装在水平云台6上；所述大臂8设置内齿轮二，伺服电机二固定安装在所述中臂9上，减速器二包括一个小齿轮二和三个大齿轮二，小齿轮二固定安装在伺服电机二的输出轴上，三个大齿轮二设置在所述中臂9上，小齿轮二与三个大齿轮二啮合，三个大齿轮二与内齿轮二啮合；所述大臂8与所述中臂9之间设有所述液压缸7；所述中臂9设置内齿轮三，伺服电机三固定安装在所述垂直臂10上，减速器三包括一个小齿轮三和多个斜齿圆柱轮，小齿轮三固定安装在伺服电机三的输出轴上，多个斜齿圆柱轮设置在所述垂直臂10上，小齿轮三与多个斜齿圆柱轮啮合，多个斜齿圆柱轮与内齿轮三啮合；伺服电机四11和伺服电机五12固定安装在所述垂直臂10上，所述小臂15通过万向节连轴器一与所述垂直臂10连接，所述手腕14通过万向节连轴器二与所述小臂15连接，所述工具抓手13安装在所述手腕14上，减速器四包括斜齿圆柱齿轮一和伞齿轮一，减速器五包括斜齿圆柱齿轮二和伞齿轮二；伞齿轮一固定安装在伺服电机四11的输出轴上，斜齿圆柱齿轮一安装在所述小臂上，伞齿轮一与斜齿圆柱齿轮一啮合；伞齿轮二固定安装在伺服电机五12的输出轴上，斜齿圆柱齿轮二安装在所述手腕14上，伞齿轮二与斜齿圆柱齿轮二啮合。
其中所述工具中心3为圆盘式刀库，存放着不同型号的钻头、铣刀、机械手、板牙以及焊接钳。
其中水平移动导轨2上的动力装置、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四和伺服电机五通过可拉伸的弹簧导线与数控系统连接。
工作过程如下：首先通过控制工具抓手13到达毛坯料的上方，工具抓手13将毛坯料放置到加工平台4上，加工平台4将毛坯料夹紧，五自由度机械手1转向工具中心3进行加工工具的抓取，抓取完毕五自由度机械手1再运动到毛坯料的上方，通过事先定好的路径进行工件的加工。
本发明的各个机构都由伺服电机驱动，控制起来比较容易且较为精准，可以保证工件的粗糙度、精度等工艺要求。本发明为全自动生产，可以大大的节省人工成本，又可以提高加工的安全系数与加工效率。
Claims (4)
1.一种五自由度多功能机械加工设备，其特征在于，包括五自由度机械手、水平移动导轨、工具中心和加工平台，五自由度机械手安装在水平移动导轨上，水平移动导轨上的动力装置驱使五自由度机械手进行移动；加工平台和工具中心设置在五自由度机械手能够到达的空间内。
2.根据权利要求1所述的五自由度多功能机械加工设备，其特征在于，五自由度机械手包括底座、水平云台、大臂、中臂、垂直臂、小臂、手腕、工具抓手、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四、伺服电机五、减速器一、减速器二、减速器三、减速器四、减速器五、液压缸、万向节连轴器一和万向节连轴器二；
所述底座设置内齿轮一，伺服电机一固定安装在水平云台上，减速器一包括一个小齿轮一和三个大齿轮一，小齿轮一固定安装在伺服电机一的输出轴上，三个大齿轮一设置在所述底座内，小齿轮一与三个大齿轮一啮合，三个大齿轮一与内齿轮一啮合；
所述大臂固定安装在水平云台上；所述大臂设置内齿轮二，伺服电机二固定安装在所述中臂上，减速器二包括一个小齿轮二和三个大齿轮二，小齿轮二固定安装在伺服电机二的输出轴上，三个大齿轮二设置在所述中臂上，小齿轮二与三个大齿轮二啮合，三个大齿轮二与内齿轮二啮合；所述大臂与所述中臂之间设有所述液压缸；
所述中臂设置内齿轮三，伺服电机三固定安装在所述垂直臂上，减速器三包括一个小齿轮三和多个斜齿圆柱轮，小齿轮三固定安装在伺服电机三的输出轴上，多个斜齿圆柱轮设置在所述垂直臂上，小齿轮三与多个斜齿圆柱轮啮合，多个斜齿圆柱轮与内齿轮三啮合；
伺服电机四和伺服电机五固定安装在所述垂直臂上，所述小臂通过万向节连轴器一与所述垂直臂连接，所述手腕通过万向节连轴器二与所述小臂连接，所述工具抓手安装在所述手腕上，减速器四包括斜齿圆柱齿轮一和伞齿轮一，减速器五包括斜齿圆柱齿轮二和伞齿轮二；伞齿轮一固定安装在伺服电机四的输出轴上，斜齿圆柱齿轮一安装在所述小臂上，伞齿轮一与斜齿圆柱齿轮一啮合；伞齿轮二固定安装在伺服电机五的输出轴上，斜齿圆柱齿轮二安装在所述手腕上，伞齿轮二与斜齿圆柱齿轮二啮合。
3.根据权利要求1所述的五自由度多功能机械加工设备，其特征在于，所述工具中心为圆盘式刀库，存放着不同型号的钻头、铣刀、机械手、板牙以及焊接钳。
4.根据权利要求1所述的五自由度多功能机械加工设备，其特征在于，水平移动导轨上的动力装置、伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三、伺服电机四和伺服电机五通过可拉伸的弹簧导线与数控系统连接。
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